盾構法隧道工程爆破技術分析

陶紅杰

（中鐵十六局集團北京軌道交通工程建設有限公司， 北京 101100）

1 項目概況

橫琴隧道1 號工作井～灣仔北站區(qū)間位于珠海市市區(qū)南灣大道，本段線路周邊存在民房、廠房、學校、高端酒店、寫字樓等建筑。盾構隧道左線DK2+748.926～DK3+986.200，全長1.237km，右線YDK2+764.071～YDK3+994.380，全長1.230km，雙洞單線，采用盾構法施工。盾構區(qū)間分別設置半徑R=400m、R=500m 及R=800m轉彎段，區(qū)間盾構段縱斷面為下坡，最大坡度為15.7‰，隧道頂覆土厚度6.1m～16.5m。右線YDK3+500～3+540、YDK3+575～3+635、YDK3+671～3+673 段為新勘探增加的上軟下硬不良地質段。

2 預裂爆破試驗

為保證爆破期間周邊建筑物安全及巖層爆破效果，在正式爆破前，需要做好預裂爆破試驗，確保后期爆破作業(yè)能夠順利進行，以下主要就針對預裂爆破試驗相關進行分析：

2.1 試驗區(qū)間段

1.選取右線里程YDK+513.7～526.0 作為試驗A 區(qū)，孔網參數為0.6m×0.6m，梅花形布置。

2.選取右線里程YDK+575.0～673.0 作為試驗B 區(qū)，孔網參數為0.7m×0.7m，梅花形布置。

2.2 爆破裝藥參數

1.A 區(qū)取YDK+522.4～524.4 為分析對象，共布置有4 排共58 個爆破孔，平均巖厚7.4m。

圖1 A、B 區(qū)爆破布孔圖

2.B 區(qū)取YDK+618.4～620.8 為分析對象，布置有4 排共46 個爆破孔，平均巖厚7.2m。

3.A、B 區(qū)設計相同的炸藥單耗2.3kg/m3，裝藥形式為單孔多藥包間隔裝藥，分段采用單藥包單段方式。施工參數如下表示：

表1 裝藥參數對照

2.3 爆破效果

A 區(qū)爆破效果取芯照片(爆破效果較好，巖體破碎度高)

圖2 A 區(qū)爆破效果

B 區(qū)爆破效果取芯照片(爆破效果一般，破碎度不均勻，個別芯樣超出控制值，盾構出渣有隱患)

圖3 B 區(qū)爆破效果

2.4 震動測試結果

表1 A 區(qū)震動測試結果

表2 B 區(qū)震動測試結果

通過上述試驗結果，結合工程實際情況，由于爆破區(qū)域距離周邊建筑較近，最近距離小于10m，通過爆破控制技術難以控制每次爆破振速均在安全允許范圍內，因此最佳措施是將爆破區(qū)域同建筑隔離開，目前最好的措施就是設置減震孔。

根據多個項目的鉆孔施工經驗，當孔間距小于30cm 時，鉆孔難度非常大，成孔率低，因此減震孔應可以按30cm 梅花形布置。而單排減震孔的縱向隔斷面積僅達到1/3，減震效果較軟，因此應設置雙排減震孔，使減震面積達到2/3 甚至更高。

3 盾構法隧道工程爆破技術分析

本工程隧道上方為南灣南路，路面為雙向6 車道，考慮進行道路導改后具備地面處理條件。對已探明的不良地質段首先采用地面加密鉆孔補勘，補勘鉆孔20m、10m、5m 逐步加密，確定軟硬不均地層分界線精確位置。

3.1 施工準備

1）施工現(xiàn)場圍蔽，圍蔽范圍為盾構開挖邊線外1 米，個別位置根據交管部門要求倒邊圍蔽。2）本工程爆破區(qū)域YDK3+507-3+540 位于交通繁忙地段，在做好正常作業(yè)時的人員和設備準備的同時，要對每日的設備吊裝轉運、泥漿清運、材料運輸、成孔保護、移動照明做充分的考慮。（3）考慮到周邊環(huán)境復雜，路面為珠海市交通主干道，周邊居民樓較多，樓層較高，有學校、高大擋墻等，爆破施工須嚴格控制爆破震動。采取減小爆破孔間距，按照0.6m×0.6m 布置，減少炸藥量，同時在爆破區(qū)域外側布設兩排0.3m×0.3m 減震孔的方法減弱爆破產生的震動，減小對周邊環(huán)境的影響和安全風險；同時在每4 個爆破孔中心布設一個空孔（輔助孔），以提供爆破臨空面，保證巖石破碎效果。(4)施工放線采用與盾構施工相同坐標系的控制點數據，地面放線前對周邊控制點進行復測，保證測量和放線位置的準確可靠。

3.2 鉆孔定位

鉆孔定位南方S86TRTK 系統(tǒng)、TS15 全站儀配合進行平面定位，要求實測孔位與設計孔位偏差不超3cm。鉆孔施工前首先需對每個鉆孔點位進行人工探孔，機具采用洛陽鏟，深度2.5-3m。根據現(xiàn)場控制網復測提供的基準點引至施工區(qū)附近，使用水準儀進行標高控制和校核。鉆孔過程中沒2m 進行垂直度偏差檢查，防止偏差過大。

3.3 鉆孔驗收

鉆孔完成后，由現(xiàn)場工程師進行驗收。同時記錄詳細的鉆孔參數，包括編號、里程、鉆孔直徑、孔距、巖面標高、終孔深度等。

3.4 裝藥與警戒

為了現(xiàn)場機械設備及施工人員的安全，裝藥爆區(qū)范圍內必須初步警戒，做好現(xiàn)場人員及設備物資等清理工作。

鉆孔完成后，按如下程序操作：1）檢查鉆孔深度；2）按設計及規(guī)范要求加工起爆體和炸藥；3）檢查炸藥是否到達孔底；4）填塞炮孔上部；5）聯(lián)網并經反復檢查后無誤開始警戒。

3.5 安全警戒與起爆

建立以爆點為中心，爆破半徑100 米的警戒圈，設置警戒標志；設立爆破警戒指揮系統(tǒng)，用無線電對講機和移動電話作為聯(lián)系方式，保證信息聯(lián)系暢通，確保爆破安全萬無一失。

3.6 封孔

爆破施工完畢后，施工場地會留有殘孔，孔內有剩余的PVC 套管。需要用瓜米石干拌水泥對爆破孔進行密封堵塞，并輔以注漿填充措施，以避免盾構通過爆破區(qū)域時發(fā)生無法保壓、地面冒漿等事故。為保持盾構機通過爆破處理孤石區(qū)域時土壓的穩(wěn)定，在爆破處理（孤石或上軟下硬地層）完成后，需將盾構機即將通過的影響區(qū)域進行靜壓漿處理，本方案采用袖閥管樁或者雙液注漿進行施工。

4 結語

在完成爆破后，根據相關施工經驗，本工程中選取每9 平米爆破區(qū)域布置一組取芯孔來檢驗效果。同時，根據取芯情況調整取芯參數，確認預裂爆破效果。經檢查爆破效果良好，巖石破碎程度滿足盾構施工要求，地面未發(fā)生冒漿等現(xiàn)象，爆破完成后巖體碎石可順利通過刀盤開口進入土倉，并能通過螺旋機，進而提高施工效率，縮短施工工期。